Transcript Uvod u informatiku

(Mikro)procesor
Josip Kličinović, prof.
Rujan, 2009.
 CPU (Central Processing Unit) – (mikro)procesor
 Srce i duša svakog računala
 Smješten na matičnoj ploči (Socket)
 Odgovoran za ispravnost svih procesa u računalu
 Sastoji se od:
 Upravljačka jedinica ili Control Unit (CU)
 Nadgleda i upravlja radom pojedinih dijelova računala i računalom u
cjelini
 Aritmetičko-logička jedinica ili Arithmetic and Logic Unit
(ALU)
 Izvršava osnovne aritmetičke operacije s podacima sukladno zahtjevima
upravljačke jedinice
 Dvije osnovne funkcije CPU:
 Obrada podataka
 Upravljanje dijelovima sustava
 ...malo detaljnije...
 UJ dekodira dobivene instrukcije i šalje ih u ALU
 ALU obavlja aritmetičke i logičke operacije nad podatcima koje je
poslala UJ
 Rezultate obrade ALU, posredstvom UJ, pohranjuje na odredište
 Pojednostavljeni princip rada CPU:
 Dohvati instrukciju iz radnog spremnika
 dekodiraj instrukciju, odredi operaciju koja treba izvršiti
 Odredi odakle dolaze operandi i kamo se pohranjuje rezultat
 Operande dovesti u ALU
 Izvedi zadanu operaciju
 Pohrani rezultat na odredište
 Još jednostavnije:
 Dohvati (Fetch)
 Dekodiraj (Decode)
 Izvrši (Execute)
 Spremi (Writeback)
 Što ALU radi?
 Zbrajanje i oduzimanje (množenje i dijeljenje se svodi na
zbrajanje i oduzimanje)
 Logičke operacije (AND, OR, XOR, NOT)
 Posmak bitova
 UJ, a time i procesor, ali i svi ostali dijelovi računala rade u




ritmu koji određuje generator takta (clock)
U današnjim je računalima frekvencija generatora takta 1000
MHz do 3000 MHz
Brzina procesora se često iskazuje kao broj instrukcija koje
računalo može izvesti u sekundi – MIPS (Mega Instructions
Per Second)
Broj MIPS ovisi o frekvenciji generatora takta, a različite
instrukcije mogu potrošiti različit broj perioda takta
Primjer:




Period takta = 1 ns
Za izvođenje jedne instrukcije se potroši 5 perioda
Prosječno trajanje jedne instrukcije = 1*5 = 5 ns
Procesor u jednoj sekundi može izvršiti 200 milijuna instrukcija
 32 bitni procesori vs 64 bitni procesori
 64 bitni procesor obično ima oznaku 64
 Višejezgreni procesori
 Sastoje se od više povezanih jezgri
 Svaka jezgra radi svoj posao
 Dva osnovna tipa procesora
 CISC (Complex Instruction Set Computer)
 Procesor sa složenim skupom instrukcija)
 Izvršavanje niza osnovnih instrukcija je izvedeno hardverski
 RISC (Reduced Instruction Set Computer)
 Procesor sa smanjenim skupom instrukcija
 Izvedba ovakvog čipa je jednostavnija, pa je i proizvodnja jeftinija
 Procesori opće namjene (CPU) vs procesori specijalne
namjene
 Grafički procesor, zvučni procesor...
 Procesor posebne namjene se ugrađuje na kartice koje služe
za posebnu uporabu (grafičke kartice, zvučne kartice)
 Specijalizirani su za određeni posao (obradu grafike, obradu
zvuka, ...)
 Nekad – procesor se sastojao od više poluvodičkih




komponenata
Sada – procesor se sastoji samo od jednog poluvodičkog
integriranog kruga, pa ih zovemo mikroprocesori
Izrađuju se od silicija
Procesor je sastavljen od više milijuna tranzistora na pločici
Tranzistori se pri radu zagrijavaju, pa se na procesor montira
hladnjak (cooler) koji hladi procesor
 Gordon Moore (suosnivač INTELa)
 Mooreov zakon (1965.): broj tranzistora na čipu će se
udvostručavati svakih 18 mjeseci
 Fizikalne granice rasta će se brzo dostići
 Dimenzije tranzistora će doseći red veličine 0.1 mikron, s oko
20 milijardi tranzistora na čipu veličine nekoliko cm2
 ALI – takvo smanjenje dovodi do prevelike gustoće
generoranja energije, pa će odvođenje topline postati veliki
problem
 Daljnji razvoj vjerojatno treba tražiti u kvantnoj fizici